轉子引擎(汪克爾引擎) 係一種以三角轉子喺特殊形狀嘅氣缸內旋轉,直接完成進、壓、爆、排四個沖程嘅內燃機。佢由德國工程師菲力克斯·汪克爾(Felix Wankel)發明,最廣為人知嘅係馬自達將其發揚光大嘅故事。
轉子引擎嘅核心係三角轉子喺一個“八”字形(或繭形) 嘅氣缸內做偏心旋轉運動。
三角轉子嘅三個頂點始終與氣缸壁接觸,將氣缸內部劃分為三個獨立、密閉嘅工作室。隨著轉子嘅旋轉,這三個工作室嘅容積會週期性地變化,從而依次完成進氣、壓縮、做功同排气四個沖程。
喺呢個過程中,可燃氣體燃燒產生嘅膨脹壓力,直接推動轉子旋轉,再透過偏心輸出軸輸出動力。
相比傳統嘅往復式發動機(活塞需要上下直線運動,再透過連桿轉化為旋轉運動),轉子每自轉一圈,三個工作室各完成一次做功,共做功三次。這意味著同排量下,轉子嘅做功頻率遠高於傳統發動機,呢個亦係佢動力強勁嘅根源之一。
發明同初期熱潮:一九五零年代,汪克爾喺德國NSU公司研製出原型機。因為佢結構簡單、體積細、功率高嘅優點,喺六十年代吸引咗包括通用、奔馳、雪鐵龍在內嘅眾多車企紛紛購買技術許可,投入研發。
馬自達嘅拯救:當其他公司因技術難題(特別係轉子同氣缸壁嘅密封同磨損問題)相繼退出時,馬自達喺山本健一嘅帶領下,組成咗著名嘅“轉子 47 壯士”團隊,決心攻關難關。一九六七年,佢哋成功推出咗首款搭載雙轉子引擎嘅量產跑車——Cosmo Sport 110S。
輝煌同絕唱:馬自達轉子引擎喺賽場上嘅巔峰,係一九九一年搭載四轉子引擎嘅 787B 賽車贏得勒芒 24 小時耐力賽冠軍,呢係日本車企至今唯一嘅一次勒芒全場冠軍,亦係轉子引擎嘅傳奇時刻。其後,馬自達推出咗 RX-7、RX-8 等經典轉子跑車,但因為油耗同排放等問題,最終於二零一二年停產咗最後一款轉子車款 RX-8。
轉子引擎嘅特性十分鮮明,優缺點都好突出:
| 優點 | 缺點 |
|---|---|
| 結構緊湊、重量輕:冇複雜嘅曲柄連桿機構,運動部件少,體積同重量大幅減少。 | 燃油經濟性差:轉子燃燒室形狀唔利於火焰傳播,同密封性不佳,導致油耗較高。 |
| 運轉順暢、震動細:轉子做旋轉運動而非往復直線運動,運轉平穩,高轉速時聲浪獨特。 | 排放同耐久性问题:燃燒唔充分導致排放物較多,同轉子頂端嘅密封片(菱封)磨損快,影響引擎壽命同可靠性。 |
| 高轉速、大功率:轉子旋轉一圈做功三次,輸出功率同升功率遠高於同排量傳統引擎。 | 密封同潤滑挑戰:邊封對氣缸壁嘅摩擦同密封係技術難題,亦係造成油耗同磨損嘅主要原因之一。 |
雖然轉子引擎作為主力動力已成過去,但佢並未徹底消失。馬自達已宣佈將利用佢體積細、振動細嘅特點,將佢作為增程器應用於 MX-30 等新能源車型上,為呢項獨特嘅機械發明延續咗新嘅生命。